一、概述

某铁路供水系统由分布在十几公里内10个深井取水泵站、4个增压泵站、多个储水池、水塔及用户管网组成。整个供水系统的高低落差达150米，由于供水系统的组成及地形结构的特殊性，过去人工监控，给生产管理、供水调度带来诸多不便。

实施了微机监控后，它能实时监测供水系统的主要工艺参数（如压力、流量、水位、电压、电流等），控制深井泵、增压泵的开停，监视泵机的运行状态，同时提供生产管理所需的报表、曲线、数据查询等功能。它的运行对供水系统的安全生产、科学调度有着重要的意义。

二、系统组成

微机监控系统采用主从结构、分布式无线实时监控方式（简称SCADA），如图1 所示。

系统主要由监控中心、无线通信系统、现场监控终端、传感器及仪表四部分组成。

监控中心：由微机、无线数传机、全向天线、模拟屏及UPS组成，主要完成各现场终端数据的实时采集、监测、控制、数据存储、打印报表、数据查询等功能。

无线通信系统：监控中心与各泵站终端之间采用无线方式通讯。监控中心为主动站，其它终端副站为被动从站，该系统采用无线电管理委员会给定的数据频率，以一点对多点的方式与从站通讯，监控中心为全向天线，各副站为定向天线。

现场监控终端：核心为PLC，是一个智能设备，它有自己的CPU和控制软件，主要完成现场的数据采集、转换、存储、报警、控制等功能，并通过无线信道与监控中心微机进行数据通信。根据监控中心的命令分别完成系统自检、数据传送、控制输出等任务。

传感器及仪表：是PLC监测现场信号的“眼睛”，现场所有信号都需经过传感器及仪表的转换，才能输出标准信号，被PLC终端所接受。系统主要测量电压、电流、液位、压力、流量及耗电量等参数。

三、现场PLC终端

现场PLC监控终端是工业现场与监控中心之间的桥梁纽带，一方面它采集现场仪表、变送器、设备运行状态等信号，另一方面它又与监控中心通讯，执行有关命令。现场终端一般无人值守。因此，终端机的性能和质量对系统的可靠性影响很大。经充分论证，选用西门子S7-200系列PLC作现场终端具有较高的性能价格比，它具有体积小、易扩展、性能优等特点，非常适合小规模的现场监控。

1、PLC硬件设计

现场某一终端需测控开关输入信号12路，开关输出信号14路，模拟量输入信号9路。因此，我们选用S7-214基本单元，一块继电器输出扩展单元（EM222），三块模拟输入扩展单元（EM231）。这样系统共有开关输入14路，开关量输出18路，模拟量输入信号9路，满足现场要求。

2、通讯接口

S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、Modem、进口电台三者合一）相连，我们专门设计了RS-485接口的专用Modem，并采用光电隔离技术，使二者在电气上完全独立，避免相互干扰，由于数传机发射时需要RTS信号，而RS-485接口又不提供RTS信号，解决这个问题有两处方法。其一，由无线Modem根据PLC的发射信息产生RTS信号，这就要求该Modem必须智能化，同时PLC在发送信息之前需先与Modem通信，让其输出RTS信号，并回送RTS已产生信息，然后PLC再发送现场信息。其二，采用PLC的某一I/O输出点，产生RTS信号，由PLC在发送信息前现接通该点，控制数传机发射，延时一段时间后（电台建立载波时间），再发送信息。后一种方法简单、实用，较好的解决了无线通信的接口问题。

3、抗干扰设计

为提高系统的可靠性，现场终端、数传机、PLC、直流温压电源及部分变送器装于一个控制柜内，各部分相对独立，便于维护。PLC开关量输入、输出与现场之间家继电器隔离，模拟信号采用信号隔离器和配电器隔离，电源采用隔离变压器供电，以减小电源“噪声”，同时系统设置良好的接地。

四、PLC软件设计

PLC终端软件采用梯形图语言编写，为提高终端的抗干扰能力，软件设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。程序设计采用模块化、功能化结构，便于维护、扩展。终端软件主要由下列模块组成。

1、初始化程序：设定各寄存器、计数器、PLC工作模式、通信方式等参数初始值。

2、数据采集子程序：对各路模拟量数据采集、滤波、平均等处理。

3、累计运行时间子程序：对泵机等设备的运行时间进行累计。

4、脉冲量累计子程序：对电耗、流量、仪表的输出脉冲进行累计，并进行标度变换。

5、遥信子程序：检测电机、阀门、报警开关等设备的运行状态。

6、置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、流量等累计参数按用户的要求设定初始值。

7、故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。

8、控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。

9、通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。

软件流程见图2 ，

其中通讯程序中，接收命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的超时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。

五、结论

本系统在软、硬件方面采取了多种措施，特别是现场终端选用了S7-200 PLC，提高了系统的可靠性，在铁路供水系统取得了较好的应用效果。本系统将无线通讯与S7-200 PLC有机的结合，解决了现场分布较散、距离较远、范围较大的系统监控问题，在供水、供电、供气、油田、气象、水文水利等部门有较好的应用前景。

如何实现西门子S7-300 PLC与智能流量计的通讯

导读: 本文就西门子S7-300系列PLC与智能流量计之间的通信，介绍如何实现Modbus和PROFIBUS DP协议设备的相互通信、上海泗博自动化的Modbus转PROFIBUS DP网关PM-160在其中的应用，以及这两种不同通信协议的通信方式。

背景：随着计算机技术迅速发展，石油化工仪表自控系统也逐渐向数字化、网络化、模型化、智能化方向发展。石化企业在发展现有信息系统的基础上，不断深化企业综合自动化系统，加强安全控制系统的应用，提高企业基础自动化和先进控制水平，以增强企业的市场竞争力。本应用案例是西门子 S7-300 PLC与智能流量计通过泗博自动化的Modbus转PROFIBUSD DP网关在石油化工行业间的通讯。上海泗博自动化技术有限公司为该用户现场提供了一系列的通信解决方案。

本文以智能流量计为例，介绍如何通过上海泗博自动化技术有限公司的Modbus转PROFIBUS DP网关PM-160构建Modbus从站设备（各种现场仪表等）与控制设备PLC（西门子 S7-300）之间的通信。

系统要求：

通过西门子S7-300 PLC监控流量计的温度，压力，瞬时值，累计流量等。流量计的通讯接口为RS485，采用的是Modbus RTU通讯协议。

系统要求采集的部分数据如下图所示：

系统实现：

根据现场需要监控流量计的参数情况，每台Modbus转PROFIBUS DP网关（PM-160）的Modbus/RS485端口允许连接6台流量计（6台流量计的RS485端口通过首尾连接的方法连接到PM-160的RS485端口上），现场18台流量计共使用了3台Modbus转PROFIBUS DP 网关（PM-160）。在网关PM-160的配置软件PMG-123中配置Modbus读写命令及串口通信参数，在PLC的组态页面进行相关硬件组态和编程（根据网关PM-160对应的GSD文件，在PROFIBUS DP主站网络下组态3个PROFIBUS DP从站）后即可实现数据传输。